Le GPS n'est pas la seule technologie dépendant des horloges atomiques. Les niveaux élevés de précision fournis par horloges atomiques Sont utilisés dans d'autres technologies cruciales que nous tenons pour acquis tous les jours.

Le contrôle du trafic aérien Non seulement tous les avions et les avions de ligne sont maintenant équipés de GPS pour permettre aux pilotes et au personnel au sol de connaître leur emplacement exact, mais les horloges atomiques sont également utilisées par les contrôleurs de la circulation aérienne qui ont besoin de mesures précises et précises et du temps entre les avions.

Trains et systèmes de congestion routière - Les feux de circulation sont un autre système qui repose sur la synchronisation de l'horloge atomique. La précision et la synchronisation sont essentielles pour les systèmes de feux de signalisation car de petites erreurs de synchronisation pourraient entraîner des accidents mortels.

Les caméras de congestion et d'autres systèmes tels que les appareils de stationnement utilisent également des horloges atomiques comme base de leur chronométrage, car cela empêche toute question juridique lors de la publication d'avis de pénalités.

CCTV - La télévision en circuit fermé est un autre utilisateur à grande échelle d'horloges atomiques. Les caméras de vidéosurveillance sont souvent utilisées dans la lutte contre la criminalité, mais comme preuve qu'elles sont inefficaces dans un tribunal, à moins que les informations de chronométrage de la caméra CCTV ne soient prouvées. Le fait de ne pas le faire pourrait conduire à ce que des criminels échappent aux poursuites parce que, malgré l'identification par la caméra, la preuve que c'était à l'heure et à la date de l'infraction ne peut être clarifiée sans précision et synchronisation.

Internet - Bon nombre des applications que nous confions maintenant à Internet ne sont possibles que grâce aux horloges atomiques. Le commerce en ligne, les services bancaires sur Internet et même les maisons de vente aux enchères en ligne ont tous besoin d'un temps précis et synchronisé.

Imaginez de prendre vos économies à partir de votre compte bancaire en constatant seulement que vous pouvez les retirer à nouveau car un autre ordinateur a une horloge plus lente ou imaginez une enchère sur un site d'enchères sur Internet uniquement pour que votre enchère soit rejetée par une enchère qui vous a précédé parce qu'elle a été faite sur un Ordinateur avec une horloge plus lente.

L'utilisation d'horloges atomiques comme source de temps est relativement simple pour de nombreuses technologies. Les signaux radio et même les transmissions GPS peuvent être utilisés comme source d'horloge atomique et pour les systèmes informatiques, le protocole NTP (Network Time Protocol) garantira que tout réseau de taille sera synchronisé parfaitement ensemble. Dévoué NTP serveurs de temps Sont utilisés dans le monde entier dans les technologies et les applications qui nécessitent un temps précis.

Les horloges atomiques Sont les appareils de chronométrage les plus précis connus de l'homme. La précision est incomparable pour les autres horloges et les chronomètres en ce sens que même si l'horloge électronique la plus sophistiquée se déversera d'une seconde chaque semaine ou deux, le plus horloges atomiques modernes Peut continuer à fonctionner pendant des milliers d'années et ne pas perdre même une fraction de seconde.

La précision d'une horloge atomique dépend de ce qu'elle utilise comme base de la mesure du temps. Au lieu de compter sur un courant électronique traversant un cristal comme une horloge électronique, une horloge atomique utilise la transition hyperfine d'un atome dans deux états d'énergie. Bien que cela puisse paraître compliqué, il ne s'agit que d'une réverbération sans faille qui "marque" sur 9 milliards de fois par seconde, chaque seconde.

Mais pourquoi cette précision est-elle vraiment nécessaire et quelles technologies utilisent les horloges atomiques?

C'est en examinant les technologies qui utilisent des horloges atomiques que nous pouvons voir pourquoi des niveaux de précision aussi élevés sont nécessaires.

GPS - Navigation par satellite

La navigation par satellite est une industrie énorme maintenant. Une fois simplement une technologie pour les militaires et les aviateurs, la navigation par satellite GPS est maintenant utilisée par les usagers de la route à travers le monde. Cependant, les informations de navigation fournies par les systèmes de navigation par satellite comme le GPS dépendent uniquement de la précision des horloges atomiques.

Le GPS fonctionne en triangulant plusieurs signaux de synchronisation qui sont déployés à partir d'horloges atomiques à bord des satellites GPS. En travaillant lorsque le signal de synchronisation a été diffusé du satellite, le récepteur de navigation par satellite peut à quel point il est loin du satellite et en utilisant de multiples signaux, calculer où il se trouve dans le monde.

En raison de ces signaux de synchronisation se déplaçant à la vitesse de la lumière, une seule inexactitude d'un seul dans les signaux de synchronisation pourrait conduire à l'information posant à des milliers de kilomètres. Il témoigne de la précision de Horloges atomiques GPS Que actuellement un récepteur de navigation par satellite est précis à moins de cinq mètres.

L'option National Physical Laboratory A annoncé une maintenance planifiée cette semaine (jeudi), ce qui signifie que le signal de fréquence et de fréquence MSF60kHz sera temporairement éteint pour permettre la maintenance en sécurité à la station de radio Anthorn à Cumbria.

Normalement, ces périodes de maintenance programmées ne durent que quelques heures et ne doivent causer aucune perturbation à quiconque s'appuie sur le signal MSF pour les applications de temporisation.
NTP (Network Time Protocol) est bien adapté à ces pertes temporaires de signal et peu si aucune dérive ne devrait être vécue par aucun Serveur de temps NTP utilisateur.

Cependant, il existe des utilisateurs de haut niveau de serveurs temporels réseau ou peuvent avoir des inquiétudes quant à la précision de leur technologie pendant ces périodes programmées sans signal. Il existe une autre solution pour assurer un signal de temps continu, sûr et tout aussi précis.

Le GPS, le plus couramment utilisé pour la navigation et la détection de la technologie de l'horloge atomique. Chacun des satellites GPS diffuse un signal de leur horloge atomique embarquée qui est utilisé par des dispositifs de navigation par satellite qui effectuent l'emplacement par triangulation.

Ces signaux GPS peuvent également être reçus par un Serveur de temps NTP GPS. Tout comme MSF ou d'autres serveurs temporels de signaux radio reçoivent le signal externe de l'émetteur Anthorn, les serveurs temporels GPS peuvent recevoir ce signal précis et externe des satellites.

Contrairement aux émissions de radio, le GPS ne devrait jamais tomber, bien qu'il soit parfois impossible de recevoir le signal car une antenne GPS a besoin d'une vue dégagée sur le ciel et devrait donc être sur le toit.

Pour ceux qui souhaitent rendre doublement sûr, il n'y a jamais de période où un signal n'est pas reçu par le Serveur NTP, et à Serveur dual time peut être utilisé. Ceux-ci captent à la fois les transmissions radio et GPS et le démon NTP embarqué calcule le temps le plus précis à partir de ces deux.

Une augmentation des attaques GPS " A suscité des inquiétudes chez la communauté scientifique. Le GPS, tout en étant un système très précis et fiable de transmission du temps et d'information, repose sur des signaux très faibles qui sont entravés par des interférences de la Terre.

Les interférences non intentionnelles telles que les stations de radio pirates ou les "délits" délibérés intentionnels par des criminels sont encore rares, mais la technologie qui peut entraver les signaux GPS devient plus facilement disponible, la situation devrait empirer.

Et bien que les effets de l'échec du signal du système GPS puissent avoir des résultats évidents pour les personnes qui l'utilisent pour la navigation (se retrouver dans un mauvais endroit ou se perdre), cela pourrait avoir des répercussions plus graves et profondes pour les technologies qui reposent sur le GPS pour le temps Des signaux.

Comme tellement de technologies utilisent maintenant Signaux de synchronisation GPS Des réseaux téléphoniques, de l'internet, de la banque et des feux de signalisation et même de notre réseau électrique, tout échec du signal, peu importe la façon dont brièvement, pourrait causer de sérieux problèmes.

Le principal problème avec le signal GPS est qu'il est très faible et, en raison des satellites reliés à l'espace, on peut faire peu pour augmenter le signal afin que toute fréquence similaire diffusée dans une zone locale puisse facilement éliminer le GPS.

Cependant, le GPS n'est pas la seule méthode précise et sécurisée de réception du temps à partir d'une source d'horloge atomique. De nombreux laboratoires nationaux de physique de partout dans le monde diffusent des signaux d'horloge atomique via des ondes radio (habituellement une onde longue). Aux États-Unis, ces signaux sont diffusés par NIST (Institut national pour les normes et le temps (connu sous le nom de WWVB) alors qu'au Royaume-Uni, c'est MSF signal est diffusé par NPL (National Physical Laboratory).

Serveurs à double temps Qui peuvent recevoir les deux signaux sont disponibles et sont un pari plus sûr pour toute entreprise de haute technologie qui ne peut pas se permettre de risquer de perdre un signal de temps.

L'horloge atomique est une invention récente. Développé dans de l'1950, l'horloge atomique basée césium traditionnelle nous a été fourni avec le temps précis pour un demi-siècle.

L'option horloge atomique césium est devenu le fondement de notre temps - littéralement. le Système international d'unités (SI) définissent une seconde comme un certain nombre d'oscillations du césium atomique et les horloges atomiques régissent la plupart des technologies que nous vivons avec une utilisation sur une base quotidienne: L'Internet, la navigation par satellite, le contrôle du trafic aérien et les feux de circulation pour ne nommer que quelques.

Cependant, les développements récents dans les horloges optiques quantiques qui utilisent des atomes simples de métaux tels que l'aluminium ou le strontium sont des milliers de fois plus précises que les horloges atomiques traditionnelles. Pour mettre cela en perspective, la meilleure horloge atomique au césium utilisé par des instituts tels que NIST (Institut national des normes et de temps) ou NPL (National Physical Laboratory) pour gouverner échelle de temps global du monde UTC (Temps universel coordonné), est précis à une seconde tous les 100 millions d'années. Cependant, ces nouvelles horloges optiques quantiques sont exacts à une seconde tous les 3.4 milliards d'années - presque aussi longtemps que la terre est vieux.

Pour la plupart des gens, leur seule rencontre avec une horloge atomique reçoit son signal de temps est un serveur de temps réseau or dispositif NTP (Network Time Protocol) aux fins de dispositifs de synchronisation et de réseaux et ces signaux d'horloge atomique sont générés en utilisant des horloges au césium.

Et jusqu'à ce que les scientifiques peuvent convenus du monde sur un seul atome pour remplacer le césium et une conception unique d'horloge pour garder UTC, aucun d'entre nous sera en mesure de profiter de cette incroyable précision.

Demandez à n'importe quel administrateur de réseau ou ingénieur informatique et demandez-leur quelle importance Synchronisation de temps réseau Est et vous obtiendrez normalement la même réponse - très.

Le temps est utilisé dans presque tous les aspects de l'informatique pour l'enregistrement lorsque des événements se sont produits. En fait, les horodatages sont la seule référence qu'un ordinateur peut utiliser pour garder les pistes de tâches qu'il a effectuées et celles qu'elle n'a pas encore faites.

Lorsque les réseaux sont non synchronisés, le résultat peut être un véritable mal à la tête de toute personne chargée de les déboguer. Les données peuvent souvent être perdues, les applications ne commencent pas, l'enregistrement des erreurs est presque impossible, sans parler des vulnérabilités de sécurité qui peuvent résulter s'il n'y a pas de temps de réseau synchronisé.

NTP (Network Time Protocol) est la première application de synchronisation de temps qui existe depuis les 1980. Il a été constamment développé et est utilisé par presque tous les réseaux informatiques qui nécessitent un temps précis.

La plupart des systèmes d'exploitation ont une version de NTP déjà installée et l'utiliser pour synchroniser un seul ordinateur est relativement simple en utilisant les options dans les paramètres de l'horloge ou la barre des tâches.

Cependant, en utilisant l'application NTP ou le démon intégré sur un ordinateur, le périphérique utilisera une source de temps Internet comme référence temporelle. Tout cela est bon pour les machines simples, mais sur un réseau, une solution plus sécurisée est nécessaire.

Il est vital sur tout réseau informatique qu'il n'y a pas de vulnérabilité dans le pare-feu, ce qui peut entraîner des attaques d'utilisateurs malveillants. Garder un port ouvert pour communiquer avec une source de synchronisation Internet est une méthode qu'un attaquant peut utiliser pour entrer dans un réseau.

Heureusement, il existe des alternatives à l'utilisation d'Internet comme source de synchronisation. Signaux de temps d'horloge atomique Peuvent être reçus à l'aide de radio à ondes longues ou de transmissions GPS.

Dévoué Serveur de temps NTP Des dispositifs sont disponibles qui rendent la synchronisation du temps extrêmement simple car la Serveurs NTP Reçoit le temps (à l'extérieur du pare-feu) et peut ensuite être distribué à toutes les machines sur un réseau - cela se fait de manière sécurisée et précise avec la plupart des réseaux synchronisés avec un serveur NTP fonctionnant dans quelques millisecondes l'un de l'autre.

Comme pour l'avance de la technologie informatique qui semble augmenter de manière exponentielle de la capacité chaque année, les horloges atomiques semblent augmenter de façon spectaculaire dans leur précision d'année en année.

Maintenant, ces pionniers de la technologie de l'horloge atomique, l'US National Institute of Standards Time (NIST), Ont annoncé qu'ils ont réussi à produire un Horloge atomique Avec précision deux fois celle de toutes les horloges qui ont précédé.

L'horloge est basée dans un seul atome d'aluminium et le NIST affirme qu'il peut rester précis sans perdre une seconde au cours de 3.7 milliards d'années (à peu près au même moment que la vie a existé dans la Terre).

L'horloge précédente la plus précise a été conçue par l'allemand Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) Et était une horloge optique basée sur un atome de strontium et était exacte à une seconde depuis plus d'un milliard d'années. Cette nouvelle horloge atomique par NIST est également une horloge optique, mais est basée sur des atomes d'aluminium, qui, selon les recherches de NIST avec cette horloge, est beaucoup plus précis.

Les horloges optiques utilisent des lasers pour contenir des atomes et diffèrent des horloges atomiques traditionnelles utilisées par les réseaux informatiques en utilisant Serveurs NTP (Network Time Protocol) et d'autres technologies basées sur des horloges fontaines. Non seulement ces horloges fontaines traditionnelles utilisent le Césium comme leur atome de maintien du temps, mais au lieu des lasers, ils utilisent des liquides et des aspirateurs super-refroidis pour contrôler les atomes.

Merci au travail de NIST, PTB et UK NPL (National Physical Laboratory), les horloges atomiques continuent de progresser de façon exponentielle, cependant, ces nouvelles horloges atomiques optiques basées sur des atomes comme l'aluminium, le mercure et le strontium sont loin d'être utilisées comme base pour UTC (Temps universel coordonné).

UTC est régi par une constellation d'horloges à la fontaine de césium qui, tout en étant encore précises à une seconde dans les années 100,000, sont de loin moins précises que ces horloges optiques et sont basées sur une technologie de plus de cinquante ans. Malheureusement, jusqu'à ce que la communauté scientifique mondiale puisse s'entendre sur la conception d'un atome et de l'horloge pour être utilisée à l'international, ces horloges atomiques précises resteront un élément de jeu de la communauté scientifique seulement.

La précision devient de plus en plus importante dans les technologies modernes et nulle que la précision dans le temps. De l'Internet à la navigation par satellite, une synchronicité précise et précise est vitale à l'ère moderne.

En fait, bon nombre des technologies que nous accordons pour acquis dans le monde d'aujourd'hui ne seraient pas possibles si ce n'était pour les machines les plus précises inventées. Horloge atomique.

Les horloges atomiques ne sont que des appareils de chronométrage comme les autres horloges ou montres. Mais ce qui les distingue, c'est la précision qu'ils peuvent atteindre. Comme un exemple brut, votre horloge mécanique standard, comme une tour d'horloge du centre-ville, dérivera jusqu'à une seconde par jour. Les horloges électroniques telles que les montres numériques ou les radios d'horlogerie sont plus précises. Ces types d'horloge dérivent une seconde en environ une semaine.

Cependant, lorsque vous comparez la précision d'une horloge atomique dans laquelle une seconde ne sera pas perdue ou acquise dans les années 100,000 ou plus, la précision de ces appareils est incomparable.

Les horloges atomiques peuvent atteindre cette précision par les oscillateurs qu'ils utilisent. Presque tous les types d'horloge ont un oscillateur. En général, un oscillateur n'est qu'un circuit qui coïncide régulièrement.

Les horloges mécaniques utilisent des pendules et des ressorts pour assurer une oscillation régulière tandis que les horloges électroniques ont un cristal (généralement quartz) qui, lorsqu'un courant électrique est traversé, fournit un rythme précis.

Les horloges atomiques utilisent l'oscillation des atomes au cours des différents états de l'énergie. Souvent, le césium 133 (et parfois le rubidium) est utilisé car son oscillation de transition hyperfine est supérieure à 9 milliard fois par seconde (9,192,631,770) et cela ne change jamais. En fait, le Système international d'unités (SI) considère maintenant officiellement une seconde dans le temps comme 9,192,631,770 cycles de rayonnement de l'atome de césium.

Les horloges atomiques constituent la base du calendrier mondial global - UTC (temps universel coordonné). Et les réseaux informatiques partout dans le monde restent synchronisés en utilisant des signaux temporels diffusés par des horloges atomiques et repris sur NTP serveurs de temps (Network Time Server).

La synchronisation des réseaux informatiques est quelque chose que de nombreux administrateurs considèrent comme acquis. Les serveurs de temps de réseau dédiés peuvent recevoir une source temporelle et la répartir entre un réseau, avec précision, sécurité et précision.

Toutefois, Synchronisation précise du temps N'est possible que grâce au protocole de temps NTP - Network Time Protocol.

NTP a été développé lorsque l'Internet était encore à ses débuts et Professeur David Mills Et son équipe de l'Université du Delaware essayait de synchroniser le temps sur un réseau de quelques machines. Ils ont développé le tout premier rendez-vous de NTP qui a continué à être développé jusqu'à ce jour même, près de trente ans après sa première création.

NTP n'était pas alors, et n'est pas maintenant, le seul logiciel de synchronisation horaire, il y a d'autres applications et protocoles qui effectuent une tâche similaire mais NTP est la plus utilisée (avec plus de 98% d'applications de synchronisation horaire l'utilisant). Il est également livré avec la plupart des systèmes d'exploitation modernes avec une version de NTP (généralement SNTP - une version simplifiée) installée sur le dernier système d'exploitation Windows 7.

NTP a joué un rôle important dans la création d'Internet que nous connaissons et aimons aujourd'hui. De nombreuses applications et tâches en ligne ne seraient possibles qu'avec une synchronisation de temps précise et NTP.

Le commerce en ligne, les enchères sur Internet, la banque et le débogage des réseaux reposent tous sur une synchronisation précise du temps. Même l'envoi d'un courrier électronique nécessite une synchronisation de l'heure avec le serveur de messagerie - sinon, les ordinateurs ne seraient pas en mesure de gérer les courriels provenant de machines non synchronisées puisqu'ils arrivent avant leur envoi.

NTP est un protocole logiciel gratuit et est disponible en ligne à partir de NTP.org Cependant, la plupart des réseaux informatiques nécessitant un temps sûr et précis utilisent principalement Serveurs NTP dédiés Qui fonctionnent à l'extérieur du réseau et du pare-feu, obtenant le temps à partir des signaux d'horloge atomique assurant une précision de milliseconde avec le calendrier global du monde UTC (Temps universel coordonné).

Le Global Positioning System (GPS) est un outil de plus en plus populaire, utilisé dans le monde entier comme source de navigation et de navigation. Cependant, il existe beaucoup plus sur le réseau GPS que la navigation par satellite, car les transmissions diffusées par les satellites GPS peuvent également être utilisées comme source de temps très précise.

Les satellites GPS sont en fait des orbites en orbite car chacun contient des horloges atomiques qui génèrent un signal temporel. C'est le signal de temps qui est diffusé par les satellites GPS que les récepteurs de navigation par satellite dans les voitures et les avions utilisent pour atteindre la distance et la position.

Le positionnement n'est possible que parce que les signaux horaires sont si précis. Par exemple, les navires assis par véhicule utilisent les signaux provenant de quatre satellites en orbite et triangulent l'information pour déterminer la position. Cependant, s'il n'y a qu'une seconde d'inexactitude avec l'un des signaux de temps, les informations posantes pourraient être à des milliers de kilomètres, ce qui s'avère inutile.

Il témoigne de la précision des horloges atomiques utilisées pour générer des signaux GPS qui, actuellement, un récepteur GPS peut atteindre sa position sur terre à moins de cinq mètres.

Parce que les satellites GPS sont si précis, ils constituent une source idéale de temps pour Synchroniser un réseau informatique à. Le temps GPS strictement parlant diffère de la limite de temps internationale UTC (temps universel coordonné) car UTC a ajouté des secondes supplémentaires pour assurer la parité avec la rotation de la terre, ce qui signifie qu'il est exactement 18 secondes avant GPS mais est facilement converti par NTP la synchronisation de l'heure Protocole (Network Time Protocol).

Serveurs de temps GPS Recevez le signal de temps GPS via une antenne GPS qui doit être placée sur le toit pour recevoir les transmissions de ligne de visée. Une fois que le signal GPS est reçu, Serveur de temps NTP GPS Distribuera le signal à tous les périphériques sur le réseau NTP et corrige toute dérive sur les machines individuelles.

Serveurs de temps GPS Sont des appareils faciles à utiliser et peuvent assurer une précision de milliseconde à UTC sans aucun des risques de sécurité liés à l'utilisation d'une source de temps sur Internet.